DE3235277A1 - Passive elektro-optische anzeigevorrichtung, insbesondere fluessigkristallanzeige, und ihre verwendung - Google Patents

Description

• Passive elektro-optische Anzeigevorrichtung, insbeson-
• dere Flüssigkristallanzeige, und ihre Verwendung.
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Display gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derart aufgebaute Flüssigkristallanzeige wird beispielsweise in der deutschen Gebrauchsmusterschrift 79 22 167 beschrieben.
• Trägt die Frontplatte eines Displays eine Blende, die das gesamte Anzeigenfeld außerhalb der eigentlichen Anzeigeelemente abdeckt, so gestalten sich einige Fertigungsschritte wesentlich einfacher: Man kann die Elektroden weniger sorgfältig und mit einer größeren Designfreiheit strukturieren; die Platten brauchen nicht hochgenau zueinander justiert zu werden; in den maskierten Zellenbereichen lassen sich Füllöffnungen, Abstandshalter und Leiterbahnkreuzungen auch in Formen realisieren, in denen sie an sich optisch störend in Erscheinung treten würden; und bei Flüssigkristallanzeigen sind Orientierungsfshler unter der Blende unkritisch. Trotz dieser Vorteile hat man sich noch nicht dazu entschließen können, Masken-Displays auf den Markt zu bringen, und zwar vor allem deshalb, weil die Herstellung der Blende selbst noch zu aufwendig ist: Man muß die Vorderplatte bedampfen, in der aufgedampften Schicht Aussparungen freihalten bzw. freilegen und überdies bei Flüssigkristallanzeigen auch noch darauf achten, daß die Flüssigkristalltextur am Rand der Maskenöffnungen nicht durch zu große Niveausprünge gestört wird.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art die Maske so auszubilden, daß sie sich rationell erzeugen läßt, ohne dadurch in ihrer Funktionsfähigkeit beinträchtigt zu werden. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Display mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.
• Die erfindungsgemäß vorgesehene Maske, die im Grunde nichts anderes als das Negativ bzw. Positiv eines Photo-Films ist, läßt sich durch routinemäßige Behandlung eines kommerziell erhältlichen Teils gewinnen und ohne weiteres an der Frontplatte fixieren. Die Herstellung bleibt auch dann unproblematisch, wenn die Maske ein sehr feines Muster erhalten soll, denn man kann mit hochauflösenden Filmen ohne weiteres Strukturen im Bereich IDum erzeugen. Bei Flüssigkristalldisplays ist darüber hinaus die Schichtorientierung an den Kanten der Anzeigeelemente weniger gefährdet, weil die Maske eine durchgehende, plane Folie ist und somit die Kontaktfläche zur Flüssigkristallschicht entlang der Öffnungsgrenzen stufenfrei bleiben kann.
• Bei dem vorgeschlagenen Displaytyp bestehen die Trägerplatten vorzugsweise aus Kunststoff, denn in diesem Fall ist die Maske, die in der Regel ebenfalls einen Kunststoffträger enthält, an die mechanischen und thermischen Eigenschaften der übrigen Zellenteile bestens angepaßt.
• In günstigen Fällen kann dabei die Maske selbst die Funktion der Frontplatte übernehmen.
• Die Vorteile einer Film-Maske kommen vor allem dann zum Tragen, wenn das Display farbig darstellen soll: Durch geeignete Belichtung eines Farbfilmes kann man ohne sonderlichen Mehraufwand ein beliebiges Farbenmuster ohne jeden Parallaxefehler zustandezubringen. Damit sind wesentliche Voraussetzungen für eine Farbwiedergabe von bewegten Bildern geschaffen.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.
• Der Lösungvorschlag soll nun anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. In den Figuren sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel in einem schematischen Seitensehnitt und Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel in der gleichen Darstellungsweise.
• Für ein Verständnis der Erfindung nicht erforderliche Displayteile wie Zuleitungen, Klebeschichten, Orientierungsschichten oder Distanzelemente sind in den Figuren der Übersicht halber weggelassen.
• Das Display der Fig. 1 ist eine "7-Segment-Flüssigkristallanzeige". Sie enthält im einzelnen zwei Glasplatten (Vorderplatte 1, Rückplatte 2), einen Reflektor 3 und einen die beiden Platten miteinander verbindenden Glaslotrahmen 4. Die Vorderplatte trägt auf ihrer Rückseite eine Maskenfolie 5 und darüber eine Vorderelektrode, die in getrennt ansteuerbare Elektrodensegmente 6 unterteilt ist. Die Rückplatte 2 ist auf ihrer Vorderseite mit einer durchgehenden Rückelektrode 7 versehen. Die Kammer, die durch die beiden Trägerplatten und den Rahmen umschlossen wird, ist mit einer Flüssigkristallschicht 8 gefüllt.
• Diese Schicht besteht aus einer cholesterischen Mischung mit eingelagerten pleochroitischen Farbstoffen; sie ist im Ruhezustand fokal-konisch und im angeregten Zustand homöotrop-nematisch geordnet.
• Die Maskenfolie 5 enthält transparente Bereiche (Öffnungen 9) und ist ansonsten schwarz. Der Fig. 1 entnimmt man, daß die Elektrodensegmente 6 je einer der Maskenöffnungen 9 zugeordnet sind und die jeweils zugehörigen Öffnungen seitlich überragen. Die überstehenden Elektrodenränder stellen sicher, daß die (nicht dargestellte) Orientierungsschicht im Bereich der Öffnungen stets eine ebene Unterlage vorfindet; sie ermöglichen außerdem eine relativ grobe Segmentierung, da die Anzeigeelemente allein durch die Maskenöffnungen bestimmt werden.
• Die Maskenfolie wird folgendermaßen hergestellt: Man belichtet einen Schwarz-Weiß-Negativfilm, wobei die späteren Öffnungen nicht exponiert werden. Dabei entsteht in der photoempfindlichen Schicht ein latentes Bild, das man dann in einem Entwicklungsvorgang sichtbar macht und schließlich fixiert, indem man die unbelichteten Schichtbereiche klarwäscht. Welche Maßnahmen dabei im einzelnen zu treffen sind, braucht hier nicht näher erläutert zu werden, denn das Belichten, Entwickeln und Fixieren gehört zum Grundwissen auf dem Gebiet der Photographie; eine Einführung mit Literaturübersicht findet sich beispielsweise im "Römpp's Chemie-Lexikon, 7. Auflage, unter dem Stichwort "Photographie".
• Die Ausführungsform der Fig. 2 unterscheidet sich vom Beispiel der Fig. 1 im wesentlichen in folgenden Punkten: Beide Trägerplatten sind flexible, transparente Kunststoff-Folien, wobei der Film 5 zugleich auch als Frontplatte dient. Außerdem ist der Film ein Farbfilm, der neben transparenten Öffnungen 9 auch farbige Öffnungen 9?, 9", 9"' und 9"" enthält. Die Öffnungen 92, gtt, 9???, die unterschiedliche Farben zeigen können, sind jeweils mit einer Segmentelektrode hinterlegt. Die Öffnung 9"" trägt keinen leitfähigen Belag, sie dient zur Darstellung einer Festinformation. Da Kunststoff-Folien im allgemeinen nicht ganz dicht gegen Atmosphärilien sind und vor allem Wassermoleküle passieren lassen, sollte man entweder einen relativ unempfindlichen Flüssigkristall verwenden oder eine zusätzliche Diffusionssperre einbauen. Diese Sperre ist bei der Zelle der Fig. 2 eine Sperrschicht 10 zwischen der Maskenfolie 5 und den Segmentelektroden 6. Diese Schicht könnte beispielsweise ein Siliciumoxid- oder Siliconfilm sein, der durch Erhitzen einer auf die Maskenfolie aufgetragenen Silanlösung entstanden ist. Die Rückplatte benötigt keine besondere Schutzschicht, denn sie wird von dem leitfähigen Belag, der selbst als Diffusionssperre wirkt, nahezu vollständig bedeckt.
• Beide Displayvarianten sollten bei einer Großserienfertigung nicht einzeln, sondern in einer Nutzen- bzw.
• Durchlauftechnik hergestellt werden. Hat die Anzeigevorrichtung flexible Trägerplatten, so bietet sich folgende Vorgehensweise an: Zwei Kunststoffbahnen werden mit einem räumlich regelmäßigen Muster beschichtet, dessen Periode der Rückplatten- bzw. Frontplattenbeschichtung entspricht. Zweckmäßigerweise erhalten die Bahnen dabei ihr Schichten - einschließlich der vakuumaufgedampften Elektroden und der aufgedruckten Kleberrahmen -an einem bestimmten Ort, an dem sie, transportiert durch Trommeln, mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit vorbeigeführt werden. Die so beschichteten Bahnen werden dann zwischen zwei Walzen zusammengeführt. Unmittelbar bevor sich die Zellen schließen, werden sie noch mit Flüssigkristallmaterial gefüllt. Anschließend werden die Bahnen gegeneinander verpreßt und - gegebenenfalls unter erhöhten Temperaturen und/oder UV-Bestrahlung - miteinander fixiert. Aus dieser Einheit trennt man schließlich die einzelnen Zellen.
• Der Lösungsvorschlag beschränkt sich natürlich nicht nur auf die beiden dargestellten Zellenausführungen. So könnte man mit der Flüssigkristallanzeige ohne weiteres - mittels einer Multiplexadressierung - auch größere Informationsmengen verarbeiten und auch zu anderen Displaytypen wie etwa elektrochromen Anzeigen übergehen. Davon abgesehen ließen sich mit einem Photo-Film noch eine Anzahl weiterer Farbeffekte hervorrufen: So bereitet es keinerlei Schwierigkeiten, eine Drei-Farben-Anzeige aus zwei Grundfarben zu realisieren und dabei großflächige Anzeigensegmente mit einem Farbstreifenmuster sowie einer interdigitalen Elektrodenstruktur zu bilden. In Einzelfällen kann es auch einmal angebracht sein, farbige Maskenöffnungen durch einen Farbdruck auf transparenten Filmbereichen zu erzeugen; durch den Druck entstandene Unebenheiten sollten dabei durch eine Ausgleichsschicht nivelliert werden, die dann zugleich auch eindiffundierende Wassermoleküle abfangen kann. Im übrigen bleibt es dem Fachmann unbenommen, das Display auch in seinen anderen Teilen zu modifizieren. Beispielsweise ließe sichter Rahmen, der in der Regel ein ausgehärteter Kleber sein wird, auch dazu verwenden, den Flüssigkristall lediglich auf die schaltbaren Anzeigeelemente zu beschränken oder bestimmte Gebiete des Anzeigenfeldes, etwa die der Festwertzeichen, flüssigkristallfrei zu halten. Ferner könnte man könnte die Sperrschicht in Form einer mechanisch stabilen Stützfolie vor die übrige Zelle setzen, die sich dann im Hinblick auf ein automatisiertes Durchlaufverfahren optimieren ließe. Davon abgesehen besteht auch noch die Möglichkeit, die Ansteuereinheit an nicht sichtbarer Stelle in die Zelle einzubauen, etwa in einer Aussparung der Maskenfolie. Und schließlich ist es auch ohne Belang, wie die Trägerplatten beschaffen sind; so könnte die Rückplatte auch aus einem Metall wie etwa Stahl oder aus einem weißen Kunststoff, beispielsweise der von der Firma Bayer vertriebenen Substanz ??PocamR??, bestehen.
• 8 Patentansprüche 2 Figuren

Claims (8)

1. Patentansprüche ~ we Passive elektrooptische Anzeigevorrichtung, insbesondere Flüssigkristalle.nzeige, zur Darstellung eines aus Anzeigeelementen aufgebauten Bildes, mit 1) zwei zueinander parallelen, in Betrachtungsrichtung hintereinander liegenden Trägerplatten (Vorderplatte, Rückplatte), 2) einem Rahmen, der beideTrägerplatten dicht miteinander verbindet, 3) einem Medium, das zwischen den beiden Trägerplatten und dem Rahmen eingeschlossen ist und elektrisch zwischen zwei optisch verschiedenen Zuständen geschaltet werden kann, 4) elektrisch leitfähigen Belägen (Elektroden) auf den Innenflächen der beiden Trägerplatten, wobei zumindest die Elektrode einer der beiden Trägerplatten segmentiert ist, 5) einer zur Vorderplatte gehörigen Maske mit Öffnungen, die jeweils eines der Anzeigeelemente definieren, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß 6) die Maske aus einem durchgehenden photographischen Film (5) besteht, der entsprechend dem Maskenmuster belichtet, entwickelt und fixiert ist.
2. 2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r ch g e k e n n z e 1 c h n e t, daß die Trägerplatten flexible, insbesondere aus Polyester, Polycarbonat oder Polyuretan bestehende Kunststoff-Folien sind.
3. 3. ABEeigevorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der photographische Film (5) zugleich auch die Vorderplatte ist.
4. 4. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3t deren Vorderplatte die segmentierten Elektroden trägt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Vorderplatte (1) auch noch mit einer Sperrschicht (10) versehen ist, die eindiffundierenden Wasserdampf absorbiert.
5. 5. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, .daß die Vorderplatte durch den photographischen Film (5) gebildet wird und daß die Sperrschicht (10) eine selbsttragende Folie ist, die sich vor dem photographischen Film (5) befindet.
6. 6. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der photographische Film (5) ein Schwarz-Weiß-Negativfilm ist.
7. 7. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der photographische Film (5) ein Farbfilm ist und daß wenigstens ein Teil der Maskenöffnungen (9, 9', 9, 9', 9"") mit Farblicht belichtet sind.
8. 8. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 7, g e k e n n -z e i c hn e t d u r c h ihre Verwendung zur Farbdarstellung aus zwei oder drei Grundfarben.